氣相色譜法測(cè)定蔬菜和水果中有機(jī)磷及擬除蟲菊酯類農(nóng)藥殘留不確定度分析

于婷婷，邱鵬程，陳 強(qiáng)，石 富，楊雅鈞

（1內(nèi)蒙古鄂爾多斯市農(nóng)畜產(chǎn)品質(zhì)量安全中心，內(nèi)蒙古鄂爾多斯 017000；2內(nèi)蒙古鄂爾多斯市農(nóng)牧業(yè)科學(xué)研究院，內(nèi)蒙古鄂爾多斯 017000）

0 引言

蔬菜和水果中農(nóng)藥殘留已經(jīng)成為食品安全領(lǐng)域一個(gè)倍受關(guān)注的問(wèn)題，而有機(jī)磷及擬除蟲菊酯類農(nóng)藥是在農(nóng)產(chǎn)品的種植過(guò)程中應(yīng)用比較多的兩大類農(nóng)藥，隨著其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的廣泛使用，導(dǎo)致農(nóng)作物中發(fā)生不同程度的殘留。因此，農(nóng)藥殘留檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性顯得至關(guān)重要[1-2]。準(zhǔn)確的檢測(cè)數(shù)據(jù)可以反映農(nóng)產(chǎn)品中農(nóng)藥殘留的現(xiàn)狀，從而為農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全評(píng)價(jià)、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、標(biāo)準(zhǔn)制定及實(shí)施、監(jiān)管及行政執(zhí)法等提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐[3-4]。

測(cè)量不確定度是表征合理地賦予被測(cè)量之值的分散性與測(cè)量結(jié)果相聯(lián)系的參數(shù)[5-6]，目前國(guó)際和國(guó)內(nèi)許多學(xué)者都對(duì)不同的檢測(cè)方法進(jìn)行了不確定度的評(píng)定[7-8]，許多檢測(cè)機(jī)構(gòu)已經(jīng)在出具檢測(cè)數(shù)據(jù)的同時(shí)做出測(cè)量不確定度的評(píng)定[9-11]，以此來(lái)表征實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可信賴程度[12-13]。王璐等[14]評(píng)定了NY/T 761—2008中3個(gè)方法的相對(duì)擴(kuò)展不確定度分別為5.70%、5.66%和6.30%(k=2)，確定了色譜儀的測(cè)量重復(fù)性偏差和標(biāo)準(zhǔn)溶液配制引入的不確定度分量為主要來(lái)源，并說(shuō)明在農(nóng)藥殘留檢測(cè)過(guò)程中，科學(xué)地引入不確定度的概念對(duì)檢測(cè)結(jié)果處于臨界值附近時(shí)具有重要意義；黃榮浪等[15]對(duì)氣相色譜測(cè)定蔬菜中有機(jī)磷農(nóng)藥殘留量的不確定度進(jìn)行了評(píng)定，認(rèn)為測(cè)量過(guò)程所產(chǎn)生的測(cè)量不確定度主要來(lái)源于測(cè)量重復(fù)性和方法的準(zhǔn)確度，其他因素的影響相對(duì)較?。患緫?yīng)明等[16]以氣相色譜法測(cè)定黃瓜中甲胺磷測(cè)量不確定度的評(píng)定為例，得出通過(guò)選擇更高精度的移液、定容器皿、規(guī)范操作就可以有效減少不確定度的結(jié)論。

本研究結(jié)合檢測(cè)方法和實(shí)際操作建立數(shù)學(xué)模型[17]，分析了NY/T 761—2008中第一部分和第二部分中測(cè)量不確定度的來(lái)源[18-19]，并選擇兩部分方法中各自檢測(cè)范圍內(nèi)列出的農(nóng)藥毒死蜱及甲氰菊酯分別代表有機(jī)磷及擬除蟲菊酯類農(nóng)藥，對(duì)方法的測(cè)量不確定度進(jìn)行了分析評(píng)定，為數(shù)據(jù)分析者提供能客觀評(píng)價(jià)蔬菜和水果中農(nóng)藥殘留檢測(cè)結(jié)果的依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 儀器 7890B氣相色譜儀（配FPD檢測(cè)器，美國(guó)Agilent公司），毛細(xì)管色譜柱：DB-1701，30 m×320 μm×0.25 μm；7890B氣相色譜儀（配ECD檢測(cè)器，美國(guó)Agilent公司），毛細(xì)管色譜柱：HP-5，30 m×320 μm×0.25 μm；Hextix Scientific全自動(dòng)均質(zhì)器（美國(guó)海斯特）；氮吹儀（天津恒奧）。

1.1.2 試劑與耗材 乙腈（色譜純，瑞典OCEANPAK公司）；正己烷（色譜純，美國(guó)J.T.Baker公司）；丙酮（色譜純，美國(guó)Fisher公司）；氯化鈉（分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）；國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（農(nóng)業(yè)部環(huán)境質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心）；Florisil固相萃取柱（500 mg/6 mL，天津博納艾杰爾公司）。試驗(yàn)在內(nèi)蒙古鄂爾多斯市農(nóng)畜產(chǎn)品質(zhì)量安全檢測(cè)中心，于2019年10月—2020年4月份進(jìn)行。

1.2 方法

試驗(yàn)方法參考NY/T 761—2008[20]。稱取25.00 g(25.00±0.05 g)制備好的樣品，加入50.0 mL乙腈，高速勻漿2 min，過(guò)濾到裝有5～7 g氯化鈉的100 mL具塞量筒中，劇烈振蕩1 min后靜置30 min，使乙腈相與水相分層。分別吸取10.00 mL上層乙腈相溶液于30 mL玻璃離心管中，于75℃水浴氮吹至近干，待凈化。

有機(jī)磷類農(nóng)藥凈化：用丙酮多次淋洗燒杯，合并淋洗液，用丙酮定容至5.0 mL，渦旋混勻后過(guò)0.22 μm濾膜裝瓶待測(cè)。

擬除蟲菊酯類農(nóng)藥凈化：按照方法步驟要求，用Florisil固相萃取柱對(duì)樣液進(jìn)行凈化操作，全部洗脫液于50℃水浴氮吹至小于5.0mL，用正己烷定容至5.0mL，渦旋混勻后裝瓶待測(cè)。

按照NY/T 761—2008方法規(guī)定儀器條件進(jìn)行測(cè)定。根據(jù)試驗(yàn)方法建立數(shù)學(xué)模型[21]，如式(1)所示。

式中，X—試樣中農(nóng)藥的殘留量(mg/kg)；ρ—標(biāo)準(zhǔn)溶液中農(nóng)藥的質(zhì)量濃度(mg/L)；A—試樣中被測(cè)農(nóng)藥的峰面積；As—標(biāo)準(zhǔn)溶液中被測(cè)農(nóng)藥的峰面積；V1—樣品提取溶劑總體積(mL)；V2—分取體積(mL)；V3—樣品溶液定容體積(mL)；m—試樣的質(zhì)量(g)；R—樣品加標(biāo)回收率(%)；fr—樣品均勻性校正因子，1。

2 結(jié)果與分析

2.1 不確定度分量來(lái)源分析

根據(jù)所建立的數(shù)學(xué)模型分析[22-23]，氣相色譜法測(cè)定農(nóng)藥的測(cè)量不確定度分量主要來(lái)源于試樣稱樣質(zhì)量、樣品前處理過(guò)程溶液體積、標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度、儀器測(cè)定峰面積、樣品加標(biāo)回收率、樣品均勻性及方法總重復(fù)性[24-25]（見(jiàn)圖1），據(jù)此可得合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度，如式(2)所示。

圖1 不確定度分量來(lái)源

2.2 不確定度計(jì)算方法

A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度及相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度計(jì)算方法見(jiàn)式(3)～(5)。

B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度及相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度計(jì)算方法見(jiàn)式(6)～(8)。

2.3 樣品質(zhì)量(m)引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(m)

2.4 樣品前處理過(guò)程溶液體積(V)引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(V)

表1 樣品提取體積不確定度評(píng)定

表2 分取體積不確定度評(píng)定

表3 定容體積不確定度評(píng)定

將上述不確定度分量合成即為樣品前處理過(guò)程溶液體積(V)引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(V)，見(jiàn)表4。

表4 樣品前處理過(guò)程溶液體積引入的不確定度合成

2.5 待測(cè)標(biāo)準(zhǔn)溶液引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(ρ)

2.5.1 被測(cè)農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(ρ1)毒死蜱和甲氰菊酯標(biāo)準(zhǔn)溶液均使用國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，編號(hào)分別為GBW(E)081337和GBW(E)081377，質(zhì)量濃度均為1000.0 mg/L，擴(kuò)展不確定度為7.0 mg/L（包含因子k=2），標(biāo)準(zhǔn)品引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(ρ1)=0.35%。

表5 待測(cè)標(biāo)準(zhǔn)溶液引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定

2.6 氣相色譜儀測(cè)定峰面積A引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(A)

表6 氣相色譜儀測(cè)定峰面積引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定

2.7 樣品加標(biāo)回收率R引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(R)

對(duì)根據(jù)測(cè)量方法處理的樣品進(jìn)行6次加標(biāo)測(cè)定，屬于A類不確定度評(píng)定，用極差法進(jìn)行計(jì)算[35]。則樣品加標(biāo)回收率R引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(R)見(jiàn)表7。

表7 6次加標(biāo)回收率測(cè)定數(shù)據(jù)

2.8 樣品的均勻性校正因子fr引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(fr)

根據(jù)測(cè)量方法，平行處理3份樣品，在氣相色譜儀上測(cè)定(FPD、ECD)，屬于A類不確定度評(píng)定，用極差法進(jìn)行計(jì)算[35]。則樣品的均勻性校正因子fr引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(fr)見(jiàn)表8。

表8 3份樣品平行測(cè)定數(shù)據(jù)

2.9 檢測(cè)方法總重復(fù)性引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(rep)、測(cè)量相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度的合成及相對(duì)擴(kuò)展不確定度的評(píng)定

按測(cè)量方法對(duì)樣品進(jìn)行測(cè)定，則檢測(cè)方法總重復(fù)性引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(rep)見(jiàn)表9。

表9 樣品重復(fù)測(cè)定數(shù)據(jù)

2.10 測(cè)量相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度的合成及相對(duì)擴(kuò)展不確定度的評(píng)定

將上述各不確定度分量合成為該測(cè)量方法的相對(duì)合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度，根據(jù)測(cè)量不確定度評(píng)估指南的要求[28]，在95%置信范圍內(nèi)，測(cè)量結(jié)果的擴(kuò)展不確定度包含因子k=2，則該測(cè)量方法的相對(duì)合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度及擴(kuò)展不確定度見(jiàn)表10。

表10 各分量相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量值

毒死蜱的殘留量、甲氰菊酯殘留量的擴(kuò)展不確定度結(jié)果計(jì)算見(jiàn)公式(9)、(10)。

3 討論

該研究結(jié)果表明，該檢測(cè)方法不確定度的來(lái)源主要有標(biāo)準(zhǔn)溶液、色譜儀峰面積、方法總重復(fù)性、加標(biāo)回收率、樣品均勻性校正因子、前處理溶液體積、樣品質(zhì)量等7個(gè)方面，通過(guò)分析各個(gè)分量的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度的引入過(guò)程發(fā)現(xiàn)：色譜儀峰面積和標(biāo)準(zhǔn)溶液對(duì)有機(jī)磷類農(nóng)藥殘留量檢測(cè)的不確定度影響較大；色譜儀峰面積、標(biāo)準(zhǔn)溶液、方法總重復(fù)性及加標(biāo)回收率對(duì)擬除蟲菊酯類農(nóng)藥殘留量檢測(cè)的不確定度影響較大，其他因素影響較小，樣品質(zhì)量對(duì)有機(jī)磷和擬除蟲菊酯類農(nóng)藥殘留量的影響最小，可以忽略不計(jì)。在實(shí)際工作中需要從以下幾方面降低測(cè)量不確定度。

3.1 儀器設(shè)備的穩(wěn)定性

該研究過(guò)程中氣相色譜儀重復(fù)性數(shù)據(jù)因采用了符合計(jì)量檢定要求的最低標(biāo)準(zhǔn)，故與王璐等[14]的研究結(jié)果一致，即色譜儀的重復(fù)性是該方法不確定度的主要貢獻(xiàn)者。如針對(duì)特定蔬菜基質(zhì)和儀器設(shè)備的計(jì)量檢定值開展重復(fù)性分析，可在一定程度上降低方法的不確定度。日常測(cè)量過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格按照儀器操作規(guī)程進(jìn)行測(cè)試，在測(cè)定前做好儀器設(shè)備調(diào)試工作，按時(shí)對(duì)儀器進(jìn)行檢定、校準(zhǔn)以及期間核查，樣品量比較大的情況下加大對(duì)儀器的維護(hù)。

3.2 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制過(guò)程

該研究過(guò)程中，從被測(cè)農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)溶液到標(biāo)準(zhǔn)工作液，采用逐級(jí)稀釋的方法經(jīng)過(guò)3次稀釋，且在配制上機(jī)標(biāo)準(zhǔn)工作液時(shí)采用的移液槍，其擴(kuò)展不確定度較大。配制標(biāo)準(zhǔn)溶液的過(guò)程中應(yīng)盡量簡(jiǎn)化配制過(guò)程，在稀釋過(guò)程中應(yīng)盡量使用精度較高的移液、定容器皿以降低不確定度，從而提高測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確度。

3.3 定容器皿的選擇

該研究中，因待測(cè)溶液定容使用5 mL A級(jí)容量瓶，其允差為±0.02 mL，故定容體積引入的不確定度較小。季應(yīng)明等[16]的研究中采用5 mL刻度試管定容，定容體積引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為1.2%；王麗芳等[18]的研究中采用5 mLA級(jí)單標(biāo)線吸量管定容，定容體積引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為0.2%；姚祖江等[29]的研究中采用5 mLA級(jí)容量瓶定容定容體積引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為0.5%；由此可見(jiàn)，定容器皿的精度越高引入的不確定度越低，實(shí)際工作過(guò)程中盡量擇精度高允差小的量器。

3.4 前處理過(guò)程關(guān)鍵環(huán)節(jié)的控制

該研究中有機(jī)氯類農(nóng)藥殘留使用ECD檢測(cè)器檢測(cè)，該檢測(cè)器靈敏度較高，故在樣品前處理及標(biāo)液配制過(guò)程中應(yīng)注意避免交叉污染、樣品凈化過(guò)程中規(guī)范操作使樣品凈化完全并降低干擾，從而降低不確定度。

綜上所述，通過(guò)分析各不確定度分量可知，農(nóng)藥殘留檢測(cè)的測(cè)量不確定度主要來(lái)源于儀器設(shè)備檢測(cè)重復(fù)性、標(biāo)準(zhǔn)溶液配制、待測(cè)溶液定容體積和前處理過(guò)程關(guān)鍵環(huán)節(jié)的控制等方面引入的不確定度分量，而采用提升儀器設(shè)備穩(wěn)定性、簡(jiǎn)化標(biāo)準(zhǔn)溶液配制過(guò)程、優(yōu)化待測(cè)液定容方式等措施可有效降低測(cè)量不確定度。

4 結(jié)論

本文按照《蔬菜和水果中有機(jī)磷、有機(jī)氯、擬除蟲菊酯和氨基甲酸酯類農(nóng)藥多殘留的測(cè)定》(NY/T 761—2008)的第一部分和第二部分檢測(cè)蔬菜中有機(jī)磷和有機(jī)氯的殘留量，分別以毒死蜱和甲氰菊酯作為有機(jī)磷和有機(jī)氯類農(nóng)藥的代表，計(jì)算出了該方法測(cè)量結(jié)果的相對(duì)擴(kuò)展不確定度分別為0.9%和1.0%，今后應(yīng)主要改善儀器測(cè)量重復(fù)性，提高儀器設(shè)備穩(wěn)定性，同時(shí)嚴(yán)格控制標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制過(guò)程和前處理過(guò)程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，以提高測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確度和精密度，降低測(cè)量不確定度。